淀粉類高吸水性樹脂在農業中的應用研究

水東莉

（遼寧農業職業技術學院農業裝備工程學院，遼寧 營口 115009）

高吸水性樹脂是一種典型的功能高分子材料，能夠吸收并保持自身重量數百倍甚至幾千倍的水，受壓不易釋水[1-2]。高吸水性樹脂由于其優良的吸水性和保水性，應用范圍不斷擴展，被廣泛應用于農林園藝、醫療衛生、食品行業、日用品行業、人工智能材料等各個領域[3-5]。本文重點探討了在沙土中添加淀粉類高吸水性樹脂對大麗花生長的影響，對推廣淀粉類高吸水性樹脂在農業生產中的廣泛應用具有一定的現實意義。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器設備

原料：玉米淀粉，丙烯酸（化學純），氫氧化鈉（化學純），過硫酸銨（分析純），丙酮乙醇溶液（化學純），三氯乙酸溶液（化學純），盆栽大麗花，沙土。

儀器設備：紫外可見分光光度儀TU-1810，北京普析通用儀器有限責任公司；掃描電鏡SSX-550，日本島津所；數顯恒溫水浴鍋HH-4，上海實驗儀器有限公司；超級恒溫器，國華電器有限公司；低速臺式離心機800B，正泰集團公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 淀粉類高吸水性樹脂的制備

稱取4.86 g NaOH，14.58 g水，配制成質量比為25%的NaOH溶液，冷卻后加入12 g丙烯酸，待再次冷卻后加入2 g玉米淀粉和0.08 g過硫酸銨，混合均勻置于恒溫水浴鍋中加熱至50 ℃，并不斷攪拌，令其反應，糊化后置于恒溫器中冷卻至室溫。干燥后將其造粒備用[6]。

1.2.2 大麗花生長梯度試驗

試驗前，將大麗花分別移栽到沙土和混有0.5%（與沙土的質量比）淀粉類高吸水性樹脂顆粒的沙土中，進行盆栽，在相同的溫度、三種不同濕度環境下生長，具體如表1所示。

表1 大麗花生長環境對照表

在大麗花生長過程中，分4個梯度（第1梯度：1～5天；第2梯度：6～10天；第3梯度：11～15天；第4梯度：16～20天），每隔5天對三種環境下大麗花的生長狀態以及葉綠素和丙二醛的含量進行觀察和測定。

1.3 測試與表征

1.3.1 表面形貌觀測

將制備的淀粉類高吸水性樹脂顆粒表面進行鍍金屬膜處理，采用SSX-550型掃描電鏡，對其表面形貌進行觀察分析。

1.3.2 葉綠體色素的提取及定量測定

稱取大麗花葉片0.2 g，剪成4 mm～8 mm葉條于容量瓶中，并加入1∶1的丙酮乙醇溶液提取液至葉片完全浸入，置于暗箱中浸提葉綠素，直至碎片變白。將提取液倒入比色皿中，在TU-1810紫外可見分光光度計內，在波長633 nm和645 nm下測定吸光度[7-8]。

式中，A663為在663波長下的吸光度值；A645為在645波長下的吸光度值；V為容量瓶的容積（mL）；W為葉片鮮重（mg）。

分別測定每種生長環境下大麗花葉片的葉綠素含量，取每種生長環境下葉綠素含量的平均值。

1.3.3 植物體內丙二醛含量的測定

稱取大麗花葉片0.5 g，加入少量石英砂和10%三氯乙酸溶液2 mL研磨至勻漿，再加入10%三氯乙酸溶液8 mL進一步研磨，勻漿在800B離心機內以4 000 r/min離心10 min。取4支干凈試管編號，其中3支試管中加入2 mL提取液為樣品管，1支加入2 mL蒸餾水，再向各試管中加入2 mL0.6%硫代巴比妥酸溶液搖勻，混合液在沸水液中反應15 min，迅速冷卻后再離心10 min。取上層清液在TU-1810紫外可見分光光度計內，在波長450 nm、532 nm和600 nm下測定吸光度[9]。

式中，A450為在450 nm波長下測得的吸光度值；A532為在532 nm波長下測得的吸光度值；A600為在600 nm波長下測得的吸光度值。

分別測定每種生長環境下大麗花葉片的丙二醛含量，取每種生長環境下丙二醛含量的平均值。

2 結果與分析

2.1 顯微組織的分析

圖1為淀粉類高吸水性樹脂的表面形貌。由圖1可知，淀粉類高吸水性樹脂顆粒的結構疏松，表面凹凸不平呈褶皺狀，且貫穿有明顯的溝壑，比表面積大。當淀粉類高吸水性樹脂與水接觸時，水更容易滲透到樹脂內部，說明淀粉類高吸水性樹脂具有一定的保水性。

圖1 淀粉類高吸水性樹脂表面形貌

2.2 大麗花生長狀態分析

表2為在不同環境下，大麗花生長狀態對比表。由表2可知，含有淀粉類高吸水性樹脂沙土環境不澆水的大麗花與沙土環境正常澆水的大麗花在第1梯度均可正常生長，而干旱情況下的大麗花開始出現萎蔫現象。當時間進入第4梯度時，正常環境和添加0.5%淀粉類高吸水性樹脂沙土環境的大麗花葉片出現不同程度的變黃，而干旱環境下的大麗花枯死。說明淀粉類高吸水性樹脂可以吸收水分，減少沙土中水分的流失，維持植物的生長。

表2 不同環境下大麗花生長狀態對比表

2.3 葉綠素含量分析

圖2為不同環境下，大麗花葉片中葉綠素含量的變化曲線。由圖2可知，第2梯度（第6天到第10天）三種環境下大麗花的葉綠素含量均呈上升趨勢，且干旱環境大麗花葉綠素曲線斜率最大，沙土中添加0.5%淀粉類高吸水性樹脂的大麗花葉綠素增長了14.11%，干旱環境的大麗花葉綠素增長了63.91%，說明由于干旱環境的不保水性使大麗花中的葉綠素急劇增加。將第4梯度與第1梯度相比，可以得出如下結論：1）正常環境生長的大麗花葉綠素的含量增長20.95%；2）沙土中含0.5%淀粉類高吸水性樹脂的大麗花葉綠素的含量下降22.32%；3）干旱環境下大麗花葉綠素的含量下降51.42%。這是由于植物利用葉綠素通過光合作用獲得生長發育的基本能量和養分[10]。植物在受干旱脅迫下，相對含水量下降，葉綠素含量降低。因此，淀粉類高吸水性樹脂通過吸收沙土中的水分，增強土壤的保水能力，從而阻止植物中的葉綠素流失。

圖2 不同環境下大麗花葉片中葉綠素含量變化曲線

2.4 丙二醛結果與分析

圖3為不同環境下大麗花葉片中丙二醛（MDA）含量的變化曲線。

圖3 不同環境下大麗花葉片中丙二醛（MDA）含量的變化曲線

由圖3可知，在每一個梯度，大麗花中MDA的含量在含有淀粉類高吸水性樹脂沙土和干旱環境生長的大麗花中均有所增長，且前者比后者的MDA含量變化更緩慢。第4梯度與第1梯度相比：1）正常環境生長的大麗花MDA的含量下降7.35%；2）沙土中含0.5%淀粉類高吸水性樹脂的大麗花，其MDA的含量增長788.46%；3）干旱環境大麗花的MDA含量增長1 151.85%。這是由于植物體內丙二醛（MDA）含量的增加會引起蛋白質、核苷酸等生命大分子的交聯聚合，且具有細胞毒性，通過MDA含量可以間接得知細胞的受害程度，說明植物的長勢[11]。植物在干旱脅迫下，缺少水分產生大量MDA。沙土中淀粉類高吸水性樹脂具有保水作用，可以提供植物生長必需的水分，可抑制植物中MDA的生成。

3 結論

在沙土中加入淀粉類高吸水性樹脂可以有效吸收沙土中的水分，增強土壤的保水能力，阻止植物中的葉綠素流失，抑制植物中MDA的產生，從而保證植物的正常生長。